赛特瑞 STR-HWM-1700 型

耐火材料热线法导热系数试验炉

Hot-Wire Method Thermal Conductivity Furnace for Refractories

详细技术方案(2025 版)

一、概述简介

STR-HWM-1700 热线导热仪是赛特瑞依据 GB/T 5990-2021《耐火材料 导热系数试验方法(热线法)》与 ISO 8894-1:2010 开发的 1700 ℃ 级非稳态导热测试平台。该热线导热仪用于测定各种耐火材料的导热性能及热容等物理性质。

热线导热仪采用“十字热线-铂电阻阵列”方案,将 Pt-Rh 热线既作热源又作测温元件,实时记录温升曲线,自动计算导热系数 λ 与导温系数 a,适用于 λ<25 W/(m·K)、扩散系数<10-6 m2/s 的定形隔热制品、纤维板、浇注料及粉状料,为高温热工设计、节能选材及质量仲裁提供定量数据。

二、遵循标准

GB/T 5990-2021《耐火材料 导热系数试验方法(热线法)》

ISO 8894-1:2010《Refractory materials — Determination of thermal conductivity — Part 1: Hot-wire method (cross-array)》

EN 993-14:1998《Dense shaped refractory products — Part 14: Determination of thermal conductivity by hot-wire method (cross-array)》

ASTM C1113/C1113M-22《Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories by Hot Wire (Platinum Resistance Thermometer Technique)》

设备安全:GB 5959.1-2021、CE LVD 2014/35/EU

三、用途

定形隔热砖、纤维板、硅酸钙板 200–1600 ℃ λ-T 曲线测定;

低水泥浇注料、可塑料、粉状料导热比对;

纤维毡、模块、纳米隔热板常温–1250 ℃ 低导热标定;

第三方质检:出具权威 λ 与 a 报告,支持出口认证。

四、测试原理

将 Pt-Rh 热线(直径φ0.35 mm)与热电偶十字交叉埋入试样中心;通电后热线升温,其电阻变化与温度成正比,记录 2 min 与 10 min 时刻的温升 Δθ1、Δθ2,按非稳态无限长线热源模型计算:

λ = (q·ln(t2/t1)) / (4π·Δθ)

a = λ / (ρ·c_p)

热线导热仪系统自动采集电流、电压、Δθ、时间,软件输出 λ、a、T 曲线,全程 ≤15 min/点。

五、主要技术参数

设备名称:耐火材料热线法导热系数试验炉

英文名称:Hot-Wire Method Thermal Conductivity Furnace for Refractories

设备型号:STR-HWM-1700

设备结构:立式前开门,十字热线-热电偶阵列,底部升降试样台,双层水冷炉壳

测试温度范围:室温–1600 ℃(短时 1700 ℃)

导热系数范围:0.02–25 W/(m·K)

测试精度:≤±3 %(λ>0.1 W/(m·K))

扩散系数范围:1×10-8--1×10-6 m2/s

升温速率:0–15 ℃/min 可设

控温精度:≤±1 ℃(稳态)

均温区:φ120 mm×150 mm,温差 ≤±2 ℃

热线规格:Pt-Rh10, 直径0.35 mm,长 200 mm,电阻 0.8 Ω

热电偶:Pt-PtRh10 十字焊接,?0.35 mm,分辨率 1 μV

电流源:0–2 A,稳定度 ≤0.05 %,纹波 ≤0.1 %

数据采集:20 Hz 连续记录,自动计算 λ、a、T 曲线

试样尺寸:2 块 230×114×(40–75) mm 对称叠合(标准砖),可定制

测试时间:≤15 min/温度点(2–10 min 法)

电源:380 V 50 Hz,总功率 9 kW

冷却水:去离子水,流量 ≥2 L/min,压力 0.1–0.3 MPa

外形尺寸:900×850×1750 mm

净重:520 kg

六、可增选配置

D1 可控 O2/N2 模块:质量流量 0–5 L/min,满足氧化/还原气氛测试

D2 多工位转盘:一次 4 组热线,旋转定位,效率提升 4 倍

D3 真空系统:机械泵 + 扩散泵,极限真空 5×10-3 Pa,满足特种陶瓷研究

D4 高温摄像头:1400 ℃ 级针孔镜头,实时观察试样热面变化

D5 远程监控包:4G 路由器+云账号,手机 APP 实时查看 λ-T 曲线

D6 扩展低温模块:-60–200 ℃,液氮制冷,满足低温导热标定

七、结构特点(模块与结构详细描述)

炉壳模块

双层水冷:内层 3 mm 耐热不锈钢 310S,外层 2 mm 碳钢喷塑;端盖设 Φ50 mm 石英观测窗,空气冷却,表面温升 ≤30 ℃。

加热模块

8 支 U 型 MoSi2 棒,环形均布,冷端加长 150 mm,铝编织带软连接;采用 △-Y 双功率接线,延长低温段寿命 15 %。

热线-热电偶阵列模块

Pt-Rh10 热线与 Pt-PtRh10 热电偶十字焊接,直径0.35 mm,长 200 mm;设石英定位槽,保证同轴度 ≤0.1 mm;热线两端焊接 4 根 0.5 mm 补偿导线,伸出炉外。

试样承载模块

底部电动升降镍基合金台,行程 200 mm,定位精度 ±0.1 mm;台体开槽定位,试样间距 10 mm,确保热线居中。

电流源与测量模块

恒流源 0–2 A,稳定度 ≤0.05 %;电压测量精度 ±0.5 %,热电偶分辨率 1 μV;具备自动零点校准、电流反转、四线制测阻。

安全模块

门限开关:炉门开启→自动切断加热与电流源;

防爆阀:炉膛超压 ≥0.12 MPa 自动泄压;

断水报警:流量 <1 L/min 立即停机并声光提示。

八、标准配置

主机(炉体+热线阵列+电流源) 1 套

硅钼棒 8 支(已安装) + 备用 2 支

B 型热电偶 4 支(已安装) + 备用 2 支

Pt-Rh10 热线 + 十字热电偶 2 套(1 用 1 备)

恒流源模块(0–2 A,±0.05 %) 1 套

数据采集系统(20 Hz,USB) 1 套

控制软件 U 盘 1 只

操作手册(含 SOP、校准记录表) 1 份

高温手套、坩埚钳、冷却水管 1 套

出厂合格证、保修卡 1 份

九、易损件与使用寿命

名称	寿命参考	更换提示
硅钼棒	100–200 次(1600 ℃)	电阻 >1.2 倍初始值或断棒
石英定位槽	1–1.5 年	失透、裂纹
氟醚 O-ring	6–12 月	表面龟裂或弹性下降
Pt-Rh 热线	≥500 次(1600 ℃)	断线或电阻漂移 >5 %
热电偶	≥100 次	示值漂移 >±3 ℃

十、售后质保

整机 12 个月,加热元件、热电偶、热线 6 个月(非人为);

质保期内免费上门校准 1 次;软件终身免费升级;

故障 24 h 响应,国内 48 h 到场;境外 72 h 提供解决方案;

提供 10 年备件托管,确保生产连续性。

十一、包装运输

小件(热线、热电偶、备件):双层纸箱 + 泡沫 + 胶合板箱,符合 GB/T 13384;

主机:PE 缠绕膜 + 防潮袋 + 防震角 + 熏蒸木托,四角螺栓固定,适合叉车与吊装;

运输标识:易碎、向上、防雨、重心、限高 2 层;

随货提供装箱单、木箱消毒证、非危保函。

十二、使用注意事项(含加热元件)

首次烘炉:RT→300 ℃(2 h)→600 ℃(2 h)→1000 ℃(1 h)→1600 ℃(30 min);

硅钼棒低温段(≤300 ℃)禁止振动,防止脆断;

冷却水必须采用去离子水,电导率 ≤5 μS/cm,断水立即停机;

热线电流禁止 >2 A,防止过热熔断;

炉膛严禁通入含 HF、KOH、NaOH 等强腐蚀气体;

实验结束,先停电流→继续通水 10 min→停水,防止热冲击;

每月检查铜排螺栓紧固力矩 15 N·m,防止接触不良烧棒;

长期停用每半月通电 30 min,防止电控受潮。

十三、操作方法(SOP 级)

13.1 实验前

a) 检查冷却水、电源、接地;

b) 制备 2 块 230×114×(40–75) mm 对称试样,刻槽,烘干;

c) 将 Pt-Rh 热线与热电偶十字嵌入,叠合试样,细粉密封接缝。

13.2 升温与测量

设定升温程序:RT→目标温度,5 ℃/min,保温至炉温与试样中心温差 ≤6 ℃;

恒流源输出 1 A,记录 2 min 与 10 min 电压、温度变化;

软件自动计算 λ、a,重复 3 次取平均。

13.3 结束与冷却

程序降温 ≤10 ℃/min 至 200 ℃ 以下;

取出试样,清理热线;

导出 λ-T、a-T 曲线与报告。

十四、专业操作声明

本热线导热仪设备为 1600 ℃ 级高温-精密电流综合系统,涉及高压、高温、贵重铂合金部件及微弱信号测量。任何误操作均可能造成设备损毁、热线永久损坏、人员灼伤或有害气体暴露。因此:

仅允许经过高温实验与微弱信号培训并考核合格的技术人员操作;

任何维修、校准须由制造商或授权工程师执行;

用户单位须为操作者配备耐高温防护服、面罩及应急洗眼器;

制造商对违反操作规程造成的一切损失保留免责权利。

洛阳赛特瑞高温设备工程有限公司

技术部 2025-10-04

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